地铁列车客室空气污染因子分析

张建平 李 岩

地铁列车客室空气污染因子分析

张建平 李 岩

（北京市地铁运营有限公司研发中心,102208,北京//第一作者，高级工程师）

地铁列车客室空气质量已引起高度重视。通过对监测数据的统计分析，依据相关标准，分析了列车客室内空气污染因子及产生的原因，并提出了降低与防治污染因子的措施。其中，挥发性有机物、苯系物、CO、SO2的浓度较低，满足相关标准要求，对人群健康的危害不大；氨、细菌总数、可吸入颗粒物、CO2等指标部分超标，需加强管理；CO2和氨在人员密集的车厢内浓度超标，可采用加强通风或增加空气净化设备的措施以改进空气质量。

地铁列车；客室空气；污染因子

AbstractThe quality of air in subway carriage arouses great attention in the public.According to the statistical analysis on monitored data and the related protocols，air pollution factors and main sources of pollution in carriage are analyzed,corresponding measures are proposed.In which，the volatile organic chemicals，benzene series，CO and so on are not very harmful because of the low concentration，while ammonia，the total number of bacteria，PM and CO2must be strictly controlled,strong ventilation and air clean equipment must be installed to improve the air quality in subway carriage.

Key wordssubway carriage； air quality in chamber； pollution factors

Author′s addressR&D Center，Beijing Metro Operation Co.，Ltd.，102208，Beijing，China

地铁作为公共场所，具有人群密集、流动性强、涉及面广、影响范围大等特点。由大量的人群聚集而产生的污染物会危害人体的呼吸系统和心血管系统；地铁站内和客室内各种装修材料散发的苯、甲苯及甲醛等有机物，以及空气中积存的各类细菌及病毒等微生物更会对人体的健康造成直接威胁。作为特殊的密闭性空间，地铁列车客室内空气质量的好坏直接关乎公众的身体健康和社会的安定。为此，进行列车客室空气质量监测，并进行污染因子评估与分析，可有效控制和改善列车客室内空气质量，最大程度地保障广大乘客的身体健康和环境利益。

1 监测与评价因子的选取

结合轨道交通系统管理的经验和所在区域的气候特点，综合考虑环境空气影响因子、环境卫生影响因子和监测实施的技术可行性，确定空气质量监测因子包括：细菌总数、CO、TVOC（总挥发性有机物）、甲醛、氨、SO2、苯、甲苯、二甲苯、温度、湿度、CO2、可吸入颗粒物（PM10、PM2.5）。

监测地点选取了5条地铁线路的运营列车客室内部。客室监测位置为车厢内头部及车厢内尾部。在4月、5月、7月及8月，每月选取一个工作日作为监测日。对5条线路的运营列车同时从8点连续监测至17点。

根据监测的结果和污染物对人身健康的影响程度，最终确定评价因子为：细菌总数、CO、TVOC、甲醛、氨、SO2、苯、甲苯、二甲苯、温度、湿度、CO2、可吸入颗粒物（PM10、PM2.5）。

2 监测方法与评价标准的确定

2.1 监测方法的确定

地下轨道交通系统是典型的人员密集公共场所，相关的空气环境质量和环境卫生标准有GB 9672—1996《公共交通等候室卫生标准》、GB 9673─1996《公共交通工具卫生标准》、GB 50325—2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》、GB 50157—2013《地铁设计规范》、GB/T 18883—2001《室内空气质量标准》等。依据标准，各项空气质量监测因子的测定方法见表1。

2.2 评价标准的确定

地下轨道交通系统中的站台属于《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中规定的2类民用建筑，而轨道交通列车属于公共交通工具。按照行业标准优先和标准限值严格执行的要求，结合北京市的大气污染治理方针和指导思想，本项目选取较严格的限值作为评价的质量标准。具体标准限值如表2所示。

表1 测试方法

表2 轨道交通系统环境空气标准限值

3 评价方法及结果

3.1 评价方法

（1）浓度指标评价法（标准指数法）：这是一种最基本的评价方法，根据不同时期、不用位置的污染物监测浓度，采用单因子评价方法，评价所有项目的浓度是否符合相应标准规定的浓度限值，并根据浓度指数进行评价。标准污染指数为：

式中：

Sij——污染物i在第j点的标准指数，＞1为超标；

Cij——污染物i在第j点的质量浓度；

Csi——污染物i质量浓度的标准限值。超标倍数为：

（2）主观与客观相结合的综合评价方法：这一评价包括客观评价、主观评价和背景调查三个过程。客观评价根据室内污染物指标来评价室内空气质量；主观评价利用人的感觉描述对环境因素的满意程度和估计环境对健康的影响。一般用国际通用的调查表方法来规范主观评价，以提取最大的信息量，强化评价数据的可靠性。背景调查包括了排他性调查和个人资料调查，主要用以排除背景差异和个人偏向的干扰 ,避免影响评价结果 ,有助于作出正确判断。最终评价要综合三部分的评价资料,采用统计分析的方法来评价室内空气质量和等级,并为改善环境质量提供整改依据及对策。

（3）室内空气质量等级的模糊评价：室内空气质量是一个模糊概念 ,可采用模糊数学方法加以研究。该方法关键要建立室内空气质量评价的模糊数学模型，以确定各类影响健康的因素对可能结果的隶属度，并对被评价的对象（室内空气质量）进行模糊分级。

（4）数值模拟法：通过对室内空气流动的速度场、温度场及污染物浓度场等数值进行模拟分析，求出室内各位置的风速、温度、相对湿度及污染物质量浓度等参数，并根据热源及边界条件等进一步求出室内各点的辐射温度，结合人的衣着及活动量，求得室内各点的PMV(热舒适指标)。同时，利用室内空气的流动形式和扩散特性，求出室内各点空气龄，并以此为依据分析评价或预测通风换气效率、热舒适和污染物排除效率等。本项目评价采用以标准污染指数和超标倍数作为分析指标评价各监测因子的污染状况。

3.2 统计结果分析

污染物监测因子的污染指数和超标倍数统计见表3。

表3 监测因子污染指数和超标倍数

4 超标因子分析及降低污染的措施

4.1 细菌总数

列车客室内细菌总数的超标率为6.25%，超标率较低。这说明细菌总数因子的超标仅为个别点位的偶发现象，不具有普遍代表性。细菌总数指标与轨道交通系统内的通风净化设施运行状况，通风口洁净程度，监测时段的季节、湿度、温度等条件，监测点位处客流量，以及卫生管理水平等因素相关。

公共场所因人群密集、流动性大，易造成传染性疾病的传播。空气中细菌总数是评价公共客场所室内空气质量的主要卫生指标之一。针对监测结果中的细菌总数因子低超标率，建议运营管理部门通过加强站台和列车客室内环境卫生管理，严格消毒制度，调整站内和列车客室的通风净化设施运行工况等方式，以进一步提高站台和列车客室内整体的清洁程度。

4.2 氨

列车客室内氨因子的浓度超标率较高，具有一定的普遍性和代表性。轨道交通系统中氨来源于人体代谢和建筑物混凝土中含尿素类防冻剂的挥发。

氨具有刺激性，有毒，对人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上，从而产生刺激和炎症。可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织，使病原微生物易于侵入，减弱人体对疾病的抵抗力。氨通常以气体形式吸入人体，氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。

地铁客室内氨的主要来源为人体呼吸与汗液排放。根据资料，人体呼吸排放氨因子量为3.64 g/（人·a），人体汗液排放的氨因子量为17.00 g/（人·a）。当地铁内乘车人数增加，出现拥挤时，人体汗液的氨排放因子也会有所提高。

4.3 CO2

监测数据显示，列车客室内CO2浓度较高。CO2来源于人体呼吸代谢，其密度较空气大。

当CO2较少时对人体无危害，但其超过一定量时会影响人的呼吸，使人血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。当空气中CO2的体积分数为1%时，会使人感到气闷、头昏、心悸；为4%～5%时，会使人感到眩晕；为6%以上时，会使人神志不清、呼吸逐渐停止甚至死亡。

4.4 可吸入颗粒物

根据监测结果，新建线路列车客室的可吸入颗粒物浓度明显低于老旧线路。可吸入颗粒物在站台内浓度超标的原因主要为站台及隧道内的颗粒物受列车运行产生的活塞风的影响。因此，建议管理部门在建设施工和运行时，要注意施工期和运行期的环境卫生管理，采取清洁生产的方式减少隧道内的扬尘，做好新线开通运行前的环境整治，加强对老旧线路沿线的基础设施的维护，加强通风设备管理和隧道内的清洁工作，降低隧道内和站台内的颗粒物浓度。

5 结语

本文对5条线路的运营列车客室内部空气污染物进行监测。监测数据表明，在轨道交通系统环境中，挥发性有机物、苯系物、CO、SO2的浓度较低。其在所监测线路和点位均达到相关环境质量的标准限值，对人群健康的危害不大；氨、细菌总数、可吸入颗粒物、CO2等指标在部分时段和部分点位的超标，需在日常工作中采取加强管理等措施进行防治；CO2和氨的浓度在人员密集的车厢内超标具有普遍性，是站台和客室空气环境中的主要污染物，需引起重视，并应采取增加通风新风量、加装空气净化装置等措施进行改进，以保证环境空气质量的稳定达标。

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Analysis of Air Pollution Factors in Subway Carriage

ZHANG Jianping，LI Yan

R122.3：U266.2

10.16037/j.1007-869x.2017.09.010

2015-11-03）